Základy počítačov
Zo stránky SensorWiki
Novinky
- 14. 9. Aktualizácia na ZS 2023
- 11. 10. Server znova funguje
- 10. 11. Ak si myslíte, že logické obvody už chápete, zahrajte si Bomb Squad Academy - stačí demo, ktoré je zadarmo :) Alebo si môžete zahrať trocha nudnejšiu NANDgame.
- 28. 11. Téma komunikácie, ktorú sme na prednáškach nestihli prebrať ostáva na domáce naštudovanie. K dispozícii máte text 2. kapitoly z knižky, ten treba naštudovať
a naučiť sa podstatné pojmy. Otázky z tejto kapitoly samozrejme tiež môžu byť na skúške.
- Balogh, Bélai, Dorner, Drahoš: Priemyselné komunikácie. STU, 2001.
- A tu nájdete doplnkový študijný materiál k téme Meranie výkonu počítačov
Prednášky 2023
- 18. 09. 1️⃣ Základy číslicových počítačov. Zobrazenie informácie v počítači. Analógové (spojité) a číslicové (diskrétne) zobrazenie informácií. Údajové typy a ich zobrazenie. Číselné a znakové kódy. Základné aritmetické operácie - číselne sústavy (binárna, dekadická, hexadecimálna) (slajdy)
- Film 2001: A Space Odyssey (1968) directed by Stanley Kubrick, based on a novel by Arthur C. Clarke.
- Film 2001: A Space Odyssey (1968) directed by Stanley Kubrick, based on a novel by Arthur C. Clarke.
- 25. 09. 2️⃣ Ukladanie informácií v počítači. Kódy ASCII a Unicode, Big Endian, Little Endian. Reálne čísla s pohyblivou rádovou čiarkou, IEEE-754. (slajdy)
- Film The Imitation Game
- Angela Watercutter How Designers Recreated Alan Turing's Code-Breaking Computer for Imitation Game. Wired, 2104.
- Doplnok k formátom s plávajúcou desatinnou čiarkou
- Pentium fdiv bug
- Ariane 5 - opis nehody (video 1, video 2)
- Patriot system timing error
- 02. 10. 3️⃣ Kombinačné logické obvody. Boolova algebra, DeMorganove pravdilá. Pravdivostná tabuľka, logická schéma, úplný systém logických funkcií. Analýza a syntéza logických obvodov. Polovičná a úplná sčítačka. (slajdy)
Úvod do programovania mikropočítača BBC micro:bit (slajdy) (slajdy)- Robert Keim: What Is an FPGA? An Introduction to Programmable Logic. 2018
- Film Back to the Future a scéna so zosilňovačom
- Stránka micro:bit
- 09. 10. 4️⃣ Spínacie obvody. Relé, elektrónka, tranzistor, integrovaný obvod. Moorov zákon. (slajdy)
- Datasheet obvodu 7400
- Moorov zákon: video
- Simulátor simulator.io
- 16.10. 5️⃣ Sekvenčné obvody. Oneskorenie. Spätná väzba, oscilátor. Kybernetika. (slajdy)
- Z histórie kybernetiky u nás
- Norbert Wiener - video
- Shannon: Theseus demo - video
- 23. 10.6️⃣ Pamäte. Rýchlosť, cena, kapacita. Typy pamätí RWM, ROM, EPROM, EEPROM, FLASH. Adresovanie, dynamická a statická pamäť. (slajdy)
Stavové diagramy a BBC micro:bit (slajdy)- Timeline of computer memory
- Static RAM 2114 1kB datasheet
- EEPROM 2708 1kB datasheet
- Film TRON (1982) a remake TRON Legacy (2010)
- Men In Black 3 | Retro Neuralyzer Scene
- 30. 10. 7️⃣ Základná stavebné prvky procesora. Operačná a riadiaca časť procesora. Inštrukčný súbor. Typy inštrukcií. (slajdy)
- Frederico Faggin: Making of the First Microprocessor.
- Zoom Into a Microchip - National Informal STEM Education Network (NISE Net)
- Papierový počítač CGS
- 6. 11. 8️⃣ Mikroprocesor II. Matematický koprocesor. Inštrukčný súbor. Typy inštrukcií. Formát inštrukcie. Inštrukcie - práca s pamäťovým systémom počítača. Spôsoby adresácie. Procesory s architektúrou RISC a CISC. Asembler, jazyk symbolických adries, simulátor a emulátor. (slajdy)
- Jednodoskový počítač PMI-80
- Osobný počítač PMD-85
- Školský robot KOLKA
- Aritmetický koprocesor i8087
- Ťahák na cvičenia s výberom inštrukcií
- 13. 11. 9️⃣ Mikroprocesor III. Zásobník, prerušenie, podprogramy. Hierarchia počítačov, mainframe, workstation, embedded. Meranie výkonu počítačov.(slajdy)
Prednášky z minulého roka
- 20. 11. 🔟 Georg Jaggle, TU Wien: Inputs and outputs ((Lecture in english). Vstupy a výstupy. Digitálny vstup, výstup, displej, klávesnica, multiplexovanie. ((slajdy))
- Úvodné video Matrix - computer interface
- Video z prezentácie Timo Boll vs. robot
- Romeo humanoid robot grasping demonstration
- Blue Danube Airskin collaborative robotics
- Paro therapeutic robot
- Thymio educational robot
- 10.12. William Carbone, IBM: Towards Augmented Intelligence. Tools and Skills for the Cognitive Era. Invited lecture.
- slajdy
- IBM Watson Academy (free online courses)
- Link to IBM Cloud (1 month free, ask me for promo codes to prolong it)
- Smart Wildlife project
- Use The Force - Move a BB-8 with Your Mind
- Quantum computing
- Tanmay Bakshi video
- Tanmay Bakshi: books
- Text analyzer demo
- Free Cognitive Courses and Lessons
- IBM Centennial Film 100 X 100 A century of achievements that have changed the world
- .11. Vstupno-výstupných podsystém. I/O karty. Paralelný port. Vstup a výstup logických a číslicových hodnôt (slajdy).
- .12. Prenos údajov. Zbernicová architektúra počítača. Zbernice. Sériové rozhranie a UART. Jednoprocesorové a viacprocesorové zbernice, arbitrácia prístupu. Multiplexovaná zbernica. Príklady štandardných zberníc (slajdy).
--> Slajdy z prednášok.
Literatúra
Zoznam odporúčanej študijnej literatúry:
- David Patterson John Hennessy: Computer Organization and Design ARM Edition. 1st Ed. Morgan Kaufmann, 2016. ISBN: 9780128017333
- KRAJČOVIČ, Tibor: Počítače. Vydavateľstvo STU, Bratislava, 2000. Skriptá sú dostupné v knižnici FEI STU.
- BALOGH, Richard: Vybrané kapitoly z mikropočítačov: I. časť: Hardware. Bratislava: Vydavateľstvo Spektrum STU, 2023. ISBN 978-80-227-5285-5. Skriptá sú dostupné v knižnici FEI STU.
Internetové zdroje:
Cvičenia
Cvičenia prebiehajú prezenčne v učebni D-010 a D-119 (výpočtové stredisko) podľa rozvrhu. V prípade choroby alebo inej opodstatnenej neprítomnosti si môžete cvičenie nahradiť v ľubovoľnom inom termíne v danom týždni.
Cvičenie 1
Úlohy:
- prihlásiť sa na PC dočasným heslom a nájsť si v AISe mail s vlastným prihlasovacím menom a heslom.
- prihlásiť sa svojim menom a heslom
- webstránka predmetu bude http://senzor.robotika.sk - prvá ikonka vľavo hore v tabuľke ZPOC
- Riešime príklady na prevody DEC-BIN-HEX-ASCII: Prevody medzi číselnými sústavami
- nájdite si v AISe vstupný testík a vyplňte ho
Teória k cvičeniam: Číselné sústavy Príklady: Prevody medzi číselnými sústavami
Cvičenie 2
Úlohy:
- počítame jednoduché príklady Aritmetika v dvojkovej sústave
- počítame príklady Kódy a kódovanie
- počítame príklady Zobrazenie čísel v počítači
- 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Teória k cvičeniam: Aritmetické operácie v dvojkovej sústave alebo aj Khan Academy
Cvičenie 3
Základy programovania.
Návody: BBC micro:bit.
→ Link do programovacieho prostredia
Úlohy:
- Programy pre micro:bit
- naprogramujte jednoduchú animáciu
- naprogramujte jednoduché minutky počítajúce smerom nadol
- naprogramujte hraciu kocku
- vyskúšajte, ako funguje Matematika a micro:bit
- 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Cvičenie 4
Úlohy:
- Kombinačné logické obvody
- 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Teória: Logické obvody
Cvičenie 5
Základy programovania.
Práca so simulátorom pre mikropočítač (slajdy z prednášky)
→ Link do programovacieho prostredia
Úlohy:
- Naprogramujte hru kameň, papier, nožnice
- Naprogramujte niektorú logickú funkciu premenných A a B (pozri napr. Logic Lab)
- Naprogramujte ovládanie interiérového svetielka v aute (ľavé/pravé dvere a pri pohybe zhasne)
- Naprogramujte tester reakčnej doby (náhodne sa rozsvieti A alebo B a hráč musí stlačiť korešpondujúce tlačidlo, pričom sa zmeria čas od zobrazenia po stlačenie)
- 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Cvičenie 6
Úlohy:
- Sekvenčné logické obvody
- 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Teória k cvičeniam:
- Sekvenčné obvody alebo Sequential Logic Circuits
- https://technobyte.org/flip-flops-latches-designing-truth-tables/
Cvičenie 7
Základy programovania.
Práca so simulátorom pre mikropočítač BBC micro:bit
→ Link do programovacieho prostredia
Úlohy:
- Stavové diagramy s micro:bit
- 15 min. pred koncom cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Cvičenie 8
Laboratórne cvičenie.
Úlohy:
- Zapojte a odmerajte vlastnosti kombinačných a sekvenčných obvodov podľa návodu Meranie logických obvodov
ToDo 2023: ak nestihnete zmerať všetky úlohy na cvičení, môžete si ich prísť domerať do D-219 vo vymedzenom čase.
- Keď to zvládnete, stačí k dvom obvodom z cvičenia pridať ešte 32 a máte hotový celý 8-bitový mikropočítač... Kliknutím na obrázok získate kompletný návod :)
Cvičenie 9
Mikroprocesor.
Úlohy:
- ZPOC 9: Základy programovania v strojovom kóde (
old version) - Na konci cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Zabudnuté inštrukcie
Ižinieri v Silicon Valley našli v archívoch dokument, z ktorého vyplýva, že niektoré assemblerovské inštrukcie, ktoré autori procesorov vytvorili sa napokon do procesorov nedostali. Ktovie prečo?
BPDI Be Polite, Don't Interrupt
CLD Call a Doctor
CRB Crash and Burn
CRN Convert to Roman Numerals
DAC Divide And Conquer
DMNS Do what I Mean, Not what I Say
EPI Execute Programmer Immediately
GE Generate Error
IBP Insert Bug and Proceed
IAN Illogical AND
IOR Illogical OR
JBW Jump Both Ways
JPO Jump on Power Off
JRA Jump to Random Address
LLI Lose Last Instruction
RNR Rather Not Run
RPM Read Programmer's Mind
SWOM Store in Write Only Memory
Cvičenie 10
Senzory na micro:bit
Úlohy:
- Senzory na mikropočítači micro:bit
- Na konci cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Cvičenie 11
Komunikácia s micro:bitmi
Úlohy:
- Komunikácia a micro:bit 2023 (staré verzie:
Komunikácia a micro:bit alebo Bezdrôtová komunikácia a micro:bit) - Na konci cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
- Okrem toho môžete vypracovať všetky testy, ktoré ste zameškali v priebehu semestra
Cvičenie 12
Robotický simulátor
Úlohy:
- Robotický simulátor PRIA IDE
- Link do programovacieho prostredia
- Na konci cvičenia sa prihláste do AISu a vypracujte test
Podmienky absolvovania predmetu
- Znalosť odprezentovanej problematiky
- absolvovanie všetkých cvičení (max. 1 ospravedlnená neúčasť)
- vypracovanie všetkých testíkov
aspoň na polovicuna primeraný počet bodov - Získanie potrebného počtu bodov na skúške (min. 50% písomky)
Prácu študenta kontroluje a body udeľuje cvičiaci daného krúžku.
Kontakty
Za menom je uvedené pracovisko a miestnosť. Zamestnanci STU majú e-mailové adresy v tvare meno.priezvisko@stuba.sk
Vyučujúci:
- Ing. Richard Balogh, PhD. (UAMT, D-110)
- Ing. Račkay, Ing. Belai, Ing. Hlavatý a Ing. Michalovič - doktorandi